关于液态Sn—Ag—Cu钎料润湿性能的实验研究

采用钎料改性工艺制备了Sn-3．5Ag0．6Cu合金，用润湿平衡法测试了液态Sn-3．5Ag0．6Cu钎料在铜基体表面的润湿性，研究了钎料制备工艺、钎剂卤素含量、浸渍温度和时间等因素对润湿性能的影响。结果表明：采用改性工艺可增强钎料的润湿性能，当钎剂卤素含量为0．4％（质量分数）、在270℃下浸渍2～3s时，液态Sn-3．5Ag0．6Cu钎料对铜表面的润湿性可以达到最佳状态。指出降低钎料的熔点和液态表面张力是提高润湿性的关键。     

液态Sn-Ag-Cu钎料润湿性能的优化

采用钎料改性工艺制备了Sn-3.5Ag0.6Cu合金,用润湿平衡法测试了液态Sn-3.5Ag0.6Cu钎料在铜基体表面的润湿性,研究了钎料制备工艺、钎剂卤素含量、浸渍温度和时间等因素对润湿性能的影响.结果表明:采用改性工艺可增强钎料的润湿性能,当钎剂卤素含量为0.4wt%、在270℃下浸渍2～3s时,液态Sn-3.5Ag0.6Cu钎料对铜表面的润湿性可以达到最佳状态.指出降低钎料的熔点和液态表面张力是提高润湿性的关键.     

SnAgCuBi无铅钎料对不同体积比SiCP/6063Al复合材料真空软钎焊接头组织和性能的影响

在不同保温时间下,分别采用 Sn-3.0Ag-0.5Cu 和 Sn-3.0Ag-0.5Cu-3.0Bi 无铅软钎料,对表面镀镍的两种不同体积分数的 SiCP/6063Al 复合材料进行真空软钎焊。通过剪切强度测试、显微组织分析、能谱分析等手段研究了钎焊接头的组织和性能。结果表明：Bi 元素的加入改善了 Sn-3.0Ag-0.5Cu 钎料的铺展润湿性,降低了熔点,提高了焊缝的抗剪强度;在270℃保温35 min 时,Sn-3.0Ag-0.5Cu-3.0Bi 钎料钎焊接头抗剪强度达到最高值38.23 MPa;钎焊过程中只是两侧镀镍层间的焊接,钎料并未透过镍层与母材发生扩散反应。     

SnAgCu无铅钎料元素浸出行为研究

对常用的Sn-3.5%Ag-0.5%Cu无铅钎料及Sn-3.5%Ag-0.5%Cu/Cu焊接接头在H2SO4、NaOH、HNO3和NaCl溶液中进行了元素浸出试验,研究电子产品中重金属元素在不同环境中的浸出行为,从而分析电子产品的掩埋对土壤和地下水污染情况及如何合理选择填埋场所.结果表明,在不同环境中SnAgCu无铅钎料及其钎焊接头的各金属元素浸出行为有较大差别.对于SnAgCu钎料而言,对Sn的浸出量影响最大的是Cl-对Ag的浸出量影响最大的是SO2-4各溶液对Cu的浸出量影响不大;就SnAgCu/Cu焊接接头而言,对Sn和Cu的浸出量影响最大的是OH-而对Ag的浸出量影响最大的是Cl-.因此,一般掩埋Sn-3.5%Ag-0.5%Cu钎料最好的土壤应为酸性土壤,且土壤中Cl-、SO2-4不宜过高.     

微量P 对Sn-0. 7Cu 无铅钎料高温抗氧化性能的影响

目的研究了微量P元素的添加,对Sn-0.7Cu无铅钎料在高温条件下抗氧化性能的影响。方法制备了Sn-0.7Cu和Sn-0.7Cu-x P钎料合金,在250~370℃温度下,采用目测观察和表面刮渣法,研究了熔融钎料在高温下的抗氧化性能。结果微量P元素能显著提高熔融Sn-0.7Cu钎料低温下的抗氧化性能,低温下P含量为0.009%时抗氧化性能最好,当温度超过340℃时,抗氧化性能减弱,超过370℃时完全失去抗氧化效果。结论在250℃时,Sn-0.7Cu钎料的氧化膜生长系数k250℃=1.59×10-6,约为Sn-0.7Cu-0.009P的3倍,在370℃时,Sn-0.7Cu钎料的氧化膜生长系数k370℃=3.03×10-6,与Sn-0.7Cu-0.009P的相差不大。     

时效Sn-9Zn-3Bi/Cu钎焊接头的电子探针分析

用EPMA-1600型电子探针波谱分析了Sn-9Zn-3Bi／Cu钎焊接头在170℃时效1000h后的界面组织及其成分。结果表明，界面处存在三层化合物层。从基体铜侧起，依次为Cu-Sn化合物层、Cu-Zn化合物层和Sn-Cu化合物层。电子探针能够有效分析微观组织、成分的变化和扩散现象。     

纳米Cr颗粒对Sn-Zn-Bi-In/Cu钎焊焊点性能的影响

通过向Sn-Zn-Bi-In钎料中添加不同含量的纳米Cr颗粒制成新型复合钎料Sn-5Zn-10Bi-10In-xCr(x=0％,0.1％,0.3％,0.5％,质量分数),探讨纳米C r颗粒对时效前后钎焊焊点的组织形貌、元素分布、物相组成和力学性能的影响.结果表明:纳米Cr颗粒的添加能够抑制焊点金属间化合物(IMCs)的生长,随着纳米Cr颗粒含量的增加,IMCs扩散层厚度逐渐降低;界面处IMCs扩散层靠近母材Cu一侧为Cu5 Zn8相,靠近钎料区一侧为Cu6 Sn5相;随时效时间的增加,钎料侧部分Cu5 Zn8化合物长大分解,Cu3 Sn相形成;纳米Cr颗粒抑制了时效过程中IMCs扩散层的进一步长大;随着纳米Cr颗粒含量的增加,焊接焊点的剪切强度和显微硬度均先增加后下降,Sn-5Zn-10Bi-10In-0.3Cr/Cu焊点的剪切强度和硬度最高;时效后焊件的剪切强度比时效前均有所下降,但纳米Cr颗粒的添加使焊点保持了良好的剪切强度,时效后焊点钎料区显微硬度比时效前有所上升,但也始终保持在30HV0.1以下.     

Sn-9Zn-xAg钎料在Cu基材上润湿性能及界面组织的研究

研究了添加合金元素Ag对Sn-9Zn无铅钎料显微组织、在铜基上的润湿性能及对钎料/铜界面组织的影响.研究结果表明:当Ag的含量(质量分数,下同)在0.1%～0.3%时,钎料中针状富Zn相逐渐减少,当Ag的含量在0.5%～1%时,钎料中出现Ag-Zn化合物相;当Ag的含量为0.3%时,钎料具有最好的润湿性能,当Ag的含量为0.5%～1%时,钎料的润湿性能下降;Sn-9Zn/Cu的界面处形成平坦的Cu5Zn8化合物层,当Ag含量为0.3%时,在Cu5Zn8化合物层上出现节结状的AgZn3化合物相,随着Ag含量的提高,这种节结状的AgZn3化合物相逐渐聚集长大成扇贝状的化合物层.     

添加Bi和P对Sn-0.7Cu无铅钎料合金性能的影响

研究了添加Bi和P对Sn-0.7Cu无铅钎料合金熔点、显微组织、在Cu上的润湿性、导电率、硬度以及蠕变抗力等性能的影响。实验结果显示,随Bi含量增加,Sn-0.7Cu合金的熔点、导电率略有降低,润湿性、抗蠕变性能和维氏硬度均提高;此外,在添加Bi的基础上加P元素,能进一步降低Sn-0.7Cu-Bi合金的熔点,提高合金的导电率和润湿能力,但合金硬度略有下降;Sn-0.7Cu-1Bi-0.05P钎料合金的抗蠕变性优于Sn-0.7Cu-1Bi,Sn-0.7Cu-3Bi-0.05P钎料合金的抗蠕变性则劣于Sn-0.7Cu-3Bi。金相显微组织观察表明,单独加Bi能细化Sn-0.7Cu合金中的Cu6Sn5金属间化合物相;P的加入使Sn-0.7Cu-1Bi合金中的β-Sn枝晶尺寸变小,且Cu6Sn5相呈规则网络状分布于枝晶间隙;而在Sn-0.7Cu-3Bi合金中加P则粗化了Cu6Sn5相,并使IMC呈无规则分布。     

Sn-3.5Ag/Cu界面金属间化合物的生长行为研究

研究了Sn-3.5Ag无铅钎料和Cu基体在钎焊和时效过程中界面金属间化合物的形成和生长行为.结果表明,在钎焊过程中,由于钎料中存在着Cu的溶解度,界面处生成的金属间化合物存在着分解现象.因此Sn-3.5Ag/Cu界面金属间化合物层厚度与化合物层的分解有着密切关系.由于吸附作用,金属间化合物表面形成了纳米级的Ag3Sn颗粒.当钎焊接头在70,125,170℃时效时,钎焊时形成的扇贝状金属间化合物转变为层状.金属间化合物的生长厚度与时效时间的平方根呈线性关系,其生长受扩散机制控制.整个金属间化合物层和Cu6Sn5层的生长激活能分别为75.16 kJ/mol,58.59kJ/mol.     

新型纳米结构颗粒增强无铅复合钎料性能

为了解决传统复合钎料制备中强化颗粒容易粗化的问题,提高无铅复合钎料的性能,选用共晶Sn-3.5Ag、Sn-3.0Ag-0.5Cu钎料作为基体,3种不同类型具有纳米结构的有机-无机笼型硅氧烷齐聚物(POSS) 颗粒作为增强相而制成复合钎料。研究了复合钎料的铺展性能、钎焊接头的力学性能和抗蠕变性能。结果表明,复合钎料的润湿性能均优于基体钎料的润湿性能,复合钎料钎焊接头的剪切强度和蠕变断裂寿命均明显提高。在相同条件下,Sn-Ag-Cu基复合钎料钎焊接头的性能优于Sn-Ag基复合钎料钎焊接头。      

Sn基钎料/Cu焊点Kirkendall空洞抑制研究

无铅钎料Sn-3.5Ag/Cu焊点用于微电子封装电子器件的互连,随着电镀铜的使用,电镀铜中引入杂质,以及焊点尺寸减小,封装密度增大,产生的Kirkendall空洞会使焊点在服役过程中严重影响接头的可靠性.文章分析了Kirkendall空洞形成机制,研究了抑制Kirkendall空洞的措施.     

低银Sn-0. 45Ag-0. 68Cu-X 无铅钎料性能的对比研究

目的制备一种新型低银亚共晶Sn-0.45Ag-0.68Cu-X(SAC-X)无铅钎料,并对其综合性能进行探究。方法参照国家标准,对其漫流性、润湿性及力学性能进行了测试,并与Sn-37Pb,Sn-0.7Cu,Sn-3.5Ag-0.6Cu钎料进行了对比。结果 4种钎料漫流性和润湿性大小依次为:Sn-37Pb,Sn-3.5Ag-0.6Cu,SAC-X,Sn-0.7Cu,其中SAC-X钎料铺展率达78.5%,润湿时间为1.3 s,最大润湿力为3.18 m N;SAC-X钎料抗拉强度(40 MPa)与高银Sn-3.5Ag-0.6Cu钎料(44 MPa)相差不大,但延伸率是高银Sn-3.5Ag-0.6Cu的1.89倍。结论低银SAC-X钎料综合性能优良,与Sn-3.5Ag-0.6Cu钎料相差不大。     

Ni元素对Sn-9Zn-3Bi无铅钎料显微组织和性能的影响

利用真空箱式电阻炉制备了Sn-9Zn-3Bi-xNi无铅钎料合金,并对其显微组织和主要性能(熔点、熔程、抗氧化性、润湿性、剪切强度)及钎焊接头断口形貌进行了分析。结果表明,少量Ni的加入可以细化Sn-9Zn-3Bi合金的显微组织,而对其熔点影响较小。当Ni添加量为0.1%和0.5%时,钎料的熔程变化不大,Ni添加量为1%时,钎料的熔程增大比较明显。随着Ni添加量增多,无铅钎料的抗氧化性能和润湿性能提高。Ni添加量在0.1%和0.5%时,钎焊接头的剪切强度变化不大,但韧性增加;Ni添加量在1%时,钎焊接头的剪切强度略有增大,但韧性降低。     

钎剂中活化组分对微连接电路腐蚀性的影响

通过制备不同活化剂的松香型钎剂,采用Sn-0．7Cu无铅钎料模拟微连接电路钎焊,利用加速腐蚀实验,研究不同类型、不同含量的活化剂对微连接电路腐蚀性的影响规律。结果表明,含不同活性剂的钎剂残留物的腐蚀性由大到小依次为：盐酸二甲胺、二乙胺盐酸盐、戊二酸、柠檬酸、三乙醇胺、草酸、DL-苹果酸、硬脂酸、月桂酸、丁二酸;添加二乙胺盐酸盐的松香钎剂的扩展率最大,添加柠檬酸的最小,二乙胺盐酸盐的腐蚀性明显强于柠檬酸。     

添加Ag元素对铝软钎焊用Sn-1.5Zn系钎料性能的影响

研究了添加不同含量Ag元素对铝软钎焊用Sn-1.5Zn系钎料合金的熔化特性、显微组织、润湿性及钎焊接头抗腐蚀性能的影响。研究结果表明,Ag元素的添加缩短了Sn-1.5Zn钎料的熔程,细化了显微组织;采用润湿平衡法测量结果发现,添加Ag元素提高了钎料对铝基体的最大润湿力Fmax,但使润湿时间t0增加;采用3%(质量分数)浓度盐水溶液浸泡焊点实验结果表明,添加Ag元素提高了钎焊接头的抗腐蚀性。     

一种新型Cu-Mn-Ni-Zn钎料的研制

研制了一种用于高效燃气轮机回热器的新型Cu Mn Ni Zn基钎料 ,确定了钎料的化学成分 ,研究了钎料的工艺成型性能、力学性能和焊接性能。结果表明 ,钎料的熔点、室温和高温拉伸强度、流动性等性能均能满足使用要求。     

不同温度下Sn-0.7Cu钎料在非晶Fe84.3Si10.3B5.4合金上的润湿行为及界面特征

采用座滴法及利用SEM-EDS分别对Sn、Sn-37Pb、Sn-58Bi和Sn-0.7Cu四种钎料在非晶Fe_(84.3)Si_(10.3)B_(5.4)合金上的静态润湿及界面特征进行了对比研究,优选出Sn-0.7Cu钎料作为适用于非晶Fe_(84.3)Si_(10.3)B_(5.4)合金的焊接钎料。进而采用座滴法研究了不同温度下Sn-0.7Cu钎料在非晶Fe_(84.3)Si_(10.3)B_(5.4)合金上的动态润湿行为,并利用SEM-EDS观察分析了其在非晶Fe_(84.3)Si_(10.3)B_(5.4)合金表面润湿后的界面微观组织形貌及成分。结果表明,Sn-0.7Cu钎料在非晶Fe_(84.3)Si_(10.3)B_(5.4)合金上的最终平衡润湿角随着温度的升高而变小,润湿性越来越好;同时Sn-0.7Cu与非晶Fe_(84.3)Si_(10.3)B_(5.4)合金界面上形成的FeSn_2金属间化合物由间断分布变为连续分布,且其厚度逐渐增加,界面反应逐渐增强。     

电子和光子封装无铅钎料的研究和应用进展

对目前国内外电子和光子封装用无铅钎料研究和应用的新进展和发展趋势进行了回顾、评述和展望,重点评述了无铅钎料的种类和钎焊接头的力学性能、封装结构的可靠性和耐久性,以及目前出现的影响电子封装可靠性的一些新问题（如电迁移和锡须问题）．对光子封装钎料和相关钎焊工艺也进行了简要评述．最后,探讨了电子和光子封装无铅钎料及其可靠性和耐久性研究的发展趋势．     

多次重熔过程中La2O3对Sn-58Bi钎料组织及性能的影响

为提高Sn-58Bi钎料的钎焊性,采用机械混合法制备了不同La2O3含量的Sn-58Bi低温无铅复合钎料.借助SEM、EDS和DSC等分析手段研究了La2O3对Sn-58Bi钎料显微组织、熔化特性以及力学性能的影响,并考察了多次重熔过程中Sn-58Bi-x La2O3/Cu界面IMC层组织演变.研究结果表明:La2O3的加入可以抑制大块富Bi相的偏析生成,但对钎料熔点的影响不大;在多次重熔过程中,同一种钎料的界面IMC层晶粒粒径随重熔次数的增加而增大,但La2O3的加入能有效阻碍界面IMC层晶粒粗化;加入不同含量La2O3后,复合钎料的硬度和模量都有一定程度的提高,其抵抗局部变形、开裂的能力提高,从而提高无铅钎料焊点在实际封装过程中的可靠性.